Радиационная обстановка в районе горного массива Бештау

Десятилетия добычи и обогащения урана во всём мире оставили в наследство проблемы, обусловленные загрязнением окружающей среды техногенно-сконцентрированными природными радионуклидами и связанные с ними обязательства по охране окружающей среды. Отходы хвостохранилищ, стоки из заброшенных шахт или оставшиеся рудные тела (находящиеся в контакте с атмосферой и природными водами) представляют собой постоянный источник загрязнения окружающей среды. Негативное воздействие может быть обусловлено как потенциальным канцерогенным эффектом из-за внешнего и внутреннего облучения, так и возможным нарушением функции почек из-за химической токсичности урана [1, 2]. В отдалённые сроки кости (критический орган) содержат более 90% всего отложившегося в организме урана [3]. Исследования территорий бывших урановых рудников во всём мире показали, что в районах бывшей добычи

Микляев П.С.* – зам. директора, проф. РАН, д.г.-м.н. ИГЭ РАН. Петрова Т.Б. – ст. науч. сотр., к.т.н. МГУ им. М.В. Ломоносова. Климшин А.В. – директор, к.т.н. ООО «НПФ «Резольвента». Маренный А.М. – гл. науч. сотр., д.ф.-м.н., акад. РАЕН. НТЦ РХБГ ФМБА России. Текеев Р.А. – гл. врач; Финьковская Н.С. – инженер. ЦГиЭ № 101 ФМБА России. Щитов Д.В . – зав. каф., к.т.н.; Сидякин П.А. – проф., к.т.н.; Мурзабеков М.А. – ст. преподаватель; Цебро Д.Н. – студент. Пятигорский институт (филиал) СКФУ.

мощность дозы гамма-излучения существенно увеличена по сравнению с местным фоном, а концентрации урана в почвах и донных отложениях могут быть на два-три порядка выше кларковых значений и составлять сотни, а иногда и тысячи мкг/г, что приводит к потенциальным экологическим угрозам [1,2, 4-6].

В данной статье приводятся результаты комплексного исследования радиационной обстановки в районе бывшего Рудника № 1 Бештаугорского уранового месторождения, расположенного в густонаселённой местности, в центре Кавказских Минеральных Вод. В настоящее время территория бывшего рудника является частью памятника природы краевого значения «Гора Бештау». Горный массив Бештау представляет собой интрузию щелочных магматических пород - гранит-порфиров, трахитов, липаритов и трахилипаритов, которые обобщённо называют «бештаунитами», в недрах которого залегают урановые рудные жилы. Бештаугорское месторождение урана разрабатывалось с конца 1940-х до начала 1980-х годов. Рудник № 1 располагался в южной части горы Бештау. С 1990-х годов проводилось несколько этапов рекультивации территории, входы в большинство штолен были погашены, отвалы террасированы и покрыты защитным глинистым покрытием [7-9]. Однако, проектные решения по рекультивации рудника были реализованы не в полном объёме [8]. Основным источником загрязнения окружающей среды остаётся устье штольни № 16, из которой разгружаются дренажные шахтные воды, здесь ведётся мониторинг радиационной обстановки силами ФГБУЗ ЦГиЭ № 101 г. Лермонтов [5, 8, 10-12]. Кроме того, в последние годы в устьях штолен №№ 10, 13, 21б, 27, 31бис, 41 и вентиляционного ствола «Восточный» были обнаружены отверстия относительно небольшого диаметра (0,5-1,5 м), частично суффозионного происхождения, частично раскопанные людьми в целях незаконного вывоза металлолома. Через эти отверстия в атмосферу периодически поступает рудничный воздух, обогащённый радоном и его дочерними продуктами распада, что приводит к резкому повышению концентрации радона в воздухе и мощности амбиентного эквивалента дозы (МАЭД) гамма-излучения вокруг устьев штолен [11]. Влияние деятельности уранодобывавшего предприятия на здоровье населения как в период разработки месторождения, так и после его консервации выражается, прежде всего, в повышенной заболеваемости раком лёгкого жителей близлежащего города Лермонтов в связи с бытовым и профессиональным облучением радоном в домах, а также в урановых шахтах, где работала часть населения города [13]. Жилые кварталы города расположены в непосредственной близости от промплощадки ЛПО «Алмаз», хвостохранилища, штолен урановых рудников и их отвалов, в жилых домах регистрируются высокие концентрации радона. Несмотря на локальный характер радиоактивного загрязнения территории на площадке и вблизи ЛПО «Алмаз», его объекты представляют собой многофакторный источник воздействия на промышленную, жилую и сельскохозяйственную зоны. Потенциально радиационно опасными являются радон в домах и приземном атмосферном воздухе, природные радионуклиды в водных и наземных экосистемах [12].

Цель данной работы - уточнение влияния бывшего уранового рудника на радиационную обстановку на горе Бештау и оценка доз облучения, получаемых населением при использовании территории в рекреационных целях. Задачи исследования - проведение комплексной оценки радиационной обстановки вдоль популярной среди населения Бештаугорской кольцевой дороги, а также на устьях наиболее доступных штолен №№ 10, 21б, 27, 31бис и вентствола «Восточный». Были проведены измерения МАЭД гамма-излучения, объёмной активности (ОА) и эквивалентной равновесной объёмной активности (ЭРОА) радона в атмосферном воздухе, плотность потока радона (ППР) с поверхности грунта, содержания радионуклидов в грунтах и выходах подземных вод.

Материалы и методы

В ходе исследований проводили следующие виды измерений. В точках, расположенных вдоль кольцевой Бештаугорской дороги, измерялись: 1) МАЭД гамма-излучения, 2) ППР с поверхности грунта, 3) удельная активность 226Ra, 232Th и 40К в пробах грунта, 4) ОА и ЭРОА радона в воздухе. На устьях штолен измеряли: 1) МАЭД гамма-излучения, 2) ОА и ЭРОА радона. В подземных водах измеряли объёмную активность 238U, 226Ra и 222Rn.

МАЭД гамма-излучения определяли на высоте 1 м от поверхности земли с помощью дозиметров ДКГ-07Д «Дрозд» и ДРГ-01Т. Диапазон МАЭД составляет (10-1-103) мкЗв/ч, погрешность измерения не превышает 15% (2σ).

Измерения ЭРОА и ОА радона в воздухе проводили на высоте 1,0 м от поверхности земли с помощью РАА-3-01 «Альфа-АЭРО». Диапазон измеряемых значений ЭРОА радона (1-106) Бк/м3. Погрешность измерений 30%.

ППР с поверхности грунта измеряли методом открытой угольной камеры с использованием измерительного комплекса «Камера-01». Время экспонирования накопительных камер составляло 3-5 ч. Диапазон регистрации ППР от 3 x 10 -3 до 100 Бк/(м 2 с), неопределённость значений ППР составляет 30-40%.

Объёмная активности радона в воде измерена так же с помощью комплекса «Камера-01». Пробы воды отбирали стандартные ПЭТ-бутылки объёмом 1,5 л по специальной методике. Радон переводили из воды в активированный уголь путём барботирования. Погрешность измерения составляет 30%, предел обнаружения – 0,2 Бк/л. Измерение объёмной активности радия в пробах воды проводили тем же способом по активности радона после выдерживания пробы герметично закрытой в течение месяца и достижении равновесия между радием и дочерними продуктами распада. Измерения объёмной активности 238U в пробах воды проводили альфа-спектрометрическим методом с радиохимической подготовкой по методике ВИМС с погрешностью не более 5,5%.

Удельную активность естественных радионуклидов (²²⁶Ra, ²³²Th и ⁴⁰К) в пробах почв и горных пород измеряли методом у -спектрометрии с использованием гамма-спектрометрических комплексов «РАДЭК» и «Прогресс», оснащённых сцинтилляционными детекторами NaJ(Tl) 63 x 63 мм. Геометрия измерений - Маринелли 1 л. Погрешность измерений удельной активности ²²⁶Ra, ²³²Th и ⁴⁰К в пробах почвы не превышала 30% (2σ).

Все используемое оборудование внесено в Государственный реестр средств измерений РФ, прошло обязательную периодическую поверку и успешно участвовало в межлабораторных сличениях результатов измерений.

Кроме того, была проведена непрерывная пешеходная гамма-съёмка по маршруту Бешта-угорской кольцевой дороги, а также на отвале штольни № 27 с применением радиометра AtomFast на основе сцинтиллятора CsI (8 x 8 x 16 мм). Погрешность измерения не более 15%. Прибор автоматически записывает результаты измерений с привязкой данных к местности с помощью встроенного GPS. AtomFast является поисковым прибором, не аттестован в качестве средства измерения МАЭД гамма-излучения, и полученные результаты следует считать оценочными.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований вдоль Бештаугорской кольцевой дороги

Результаты измерений радиационных параметров вдоль Бештаугорской кольцевой дороги представлены на рис. 1 и в табл. 1. За исключением нескольких аномальных точек, о которых будет подробнее сказано ниже, среднее значение МАЭД гамма-излучения на исследуемой территории составило 0,38 мкЗв/ч (медиана совпадает со средним), среднее значение ППР составило 616 мБк/м2с (медиана 414 мБк/м2с). Объёмная активность радона в воздухе на высоте 1 м от поверхности земли колеблется в диапазоне 17-470 Бк/м3 при среднем 69 Бк/м3 (медиана 17 Бк/м3), ЭРОА радона меняется в диапазоне 8-55 Бк/м3 при среднем 32 Бк/м3 (медиана 11 Бк/м3).

Рис. 1. Расположение точек измерения радиационных параметров с результатами измерения ППР (а) и результаты пешеходной поисковой гамма-съёмки (б) на Бештаугорской кольцевой дороге.

1 – магматические породы бештауниты; 2-4 – глины; 5-9 – осадочные породы; 10 – родник и его название; 11 – штольня и ее номер; 12 – точка измерения радиационных параметров и её номер.

МАЭД гамма-излучения и ППР на исследуемой территории в отсутствие разломных зон зависит от содержания радионуклидов в грунтах. Минимальные значения наблюдаются на крутых восточных склонах Бештау в местах выходов на поверхность слаборадиоактивных осадочных пород. Для территорий, сложенных высокорадиоактивными магматическими породами, а также склоновыми отложениями, представляющими собой продукты выветривания бештаунитов, характерны наиболее высокие значения радиационных параметров. В местах развития делювиальных суглинистых почв наблюдаются промежуточные значения радиационных параметров (табл. 1).

Таблица 1

Средние и медианные значения, а также диапазон фоновых колебаний радиационных параметров на горе Бештау в зависимости от типа грунтов

Тип грунтов	Кол-во измерений	Удельная активность естественных радионуклидов, Бк/кг			Удельная эффективная активность Aэфф, Бк/кг	МАЭД, мкЗв/ч	ППР, мБк/м2с
		226Ra	232Th	40K
Коренные выходы бештаунита	6	226 (201) 181-285	217 (200) 159-272	1525 (1489) 1382-1725	646 (580) 533-789	0,49 (0,47) 0,48-0,70	1865 (1825) 1460-2350
Склоновые отложения (дресва с обломками бештаунита)	16	145 (143) 107-203	154 (169) 108-199	1260 (1221) 1134-1538	464 (490) 350-538	0,44 (0,50) 0,13-0,65	759 (711) 246-1360
Делювиальная суглинистая почва без обломков	17	78 (80) 57-99	122 (113) 88-173	930 (865) 741-1276	336 (315) 238-531	0,34 (0,31) 0,14-0,56	263 (258) 50-485
Осадочные породы (известняки, мергели, песчаники)	5	30 (30) 15-44	12 (13) 7-14	190 (93) 80-496	75 (75) 57-92	0,11 (0,12) 0,07-0,14	68 (60) 40-110

Примечание: в числителе – среднее значение и (медиана), в знаменателе – диапазон колебаний.

Полученные максимальные значения радиационных параметров для коренных выходов бештаунитов (Аэфф – 780 Бк/кг; МАЭД гамма-излучения – 0,70 мкЗв/ч; ППР – 2500 мБк/м2с), по-видимому, можно считать верхней границей фонового диапазона значений, обусловленного природными факторами, не связанными с деятельностью по добыче урановых руд.

Кроме того, вдоль Бештаугорской кольцевой дороги было выявлено несколько локальных радиационных аномалий, где значения измеренных параметров существенно превышали даже относительно высокий местный фон. Выявленные аномалии можно разделить на три типа: а) радоновые аномалии, связанные с природной газовой разгрузкой в зонах трещиноватости (табл. 2); б) локальные аномалии МАЭД гамма-излучения и других радиационных параметров, связанные с локальным загрязнением территории техногенно-сконцентрированными радионуклидами в результате деятельности Рудника № 1 (табл. 3); в) высокоамплитудные аномалии МАЭД гамма-излучения и содержания радона в воздухе на устьях не до конца погашенных штолен бывшего Рудника № 1 (табл. 4).

Таблица 2

Параметры радиационной обстановки в зонах радоновых аномалий

№ точки	Краткое описание	МАЭД ГИ, мкЗв/ч	226Ra, Бк/кг	А эфф , Бк/кг	ППР, мБк/м2с	ОА радона в воздухе, Бк/м3	ЭРОА радона в воздухе, Бк/м3
3	Трещина в небольшой скале (коренной выход бештаунита), периодическое высачивание подземных вод	0,69	203±38	538±81	4850±720	1536±300	876±230
25а	Крупная трещина в 50 м севернее родника «Надежда», выса-чивание подземных вод	0,48	63±22	246±46	8336±1481	420±100	50±20
27	В трещине в 15 м выше родника «У Орлиных скал»	0,52	285±35	770±60	7926±1200	1378±230	436±140

Примечание: измерения каждого параметра в аномальных точках проводили не менее трёх раз.

Радоновые аномалии были зарегистрированы на западном склоне Бештау в 500 м севернее Бештаугорского Успенского монастыря (т. № 3), а также на северных склонах массива рядом с родниками «У Орлиных скал» (т. № 27) и «Надежда» (т. № 25а). Данный тип аномалий характеризуется резко повышенными значениями ППР, ОА и ЭРОА радона в воздухе на локальных участках, при этом содержание 226Ra в грунтах и значения МАЭД гамма-излучения не превышают местных фоновых уровней. Радоновая аномалия на западном склоне Бештау (т. № 3) была выявлена нами ещё в 2017 г. В последующем здесь проводили длительные мониторинговые исследования [11], результаты которых свидетельствуют о связи радоновых аномалий с проницаемыми разломными зонами, где летом в жаркую погоду происходит выброс газов, обусловленный процессом конвективной циркуляции воздуха в трещинных зонах за счёт перепада температур между горным массивом и атмосферой. Аналогичный процесс вызывает выбросы рудничного воздуха из устьев штолен. Все выявленные радоновые аномалии природного происхождения приурочены к кольцевым разломам.

Второй тип радиационных аномалий – локальные аномалии МАЭД гамма-излучения, связанные с аномально высоким содержанием радионуклидов уранового ряда в грунтах. Всего в районе кольцевой дороги было выявлено три таких аномалии, все они расположены в южной части массива в зоне, где сосредоточены основные объекты Рудника № 1. Две из них связаны, возможно, с просыпанием урановой руды или пород с урановой минерализацией в ходе их транспортировки от устьев штолен. Аномалия, зарегистрированная на поверхности рекультивированного отвала штольни № 31, связана, по-видимому, с частичным разрушением защитного слоя на поверхности отвала.

Таблица 3

Параметры радиационной обстановки в точках аномалий МАЭД гамма-излучения

№ точки	Краткое описание	МАЭД ГИ, мкЗв/ч	226Ra, Бк/кг	А эфф , Бк/кг	ППР, мБк/м2с	ОА радона в воздухе, Бк/м3	ЭРОА радона в воздухе, Бк/м3
9	Под скалой «Два Брата», съезд на «мыс», в 30-50 м вниз от кольцевой дороги, площадь аномалии около 10x10 м	1,6-3,5	2753±293	3101±211	4200±630	470±200	55±25
16	Между балкой Гремучка и штольней № 31, аномалия на дороге размером 1x3 м	1,2-1,7	-	-	1562±330	800±320	303±84
17	Западная часть отвала штольни № 31, площадь аномалии около 15x15 м	0,7-0,85	1026±137	1360±154	1950±290	35±18	20±10

Примечание: измерения каждого параметра в аномальных точках проводили не менее трёх раз.

Результаты пешеходной гамма-съёмки (рис. 1б) показывают, что повышенные значения мощности дозы характерны для поверхности отвалов штолен № 31 и № 27, что свидетельствует об эрозии защитного слоя на поверхности отвалов. В целом, южная и, особенно, юго-восточная часть массива Бештау от асфальтовой дороги на Пятигорск и балки Гремучка до отвала штольни № 31 характеризуется относительно высокими значениями МАЭД гамма-излучения, составляющими 0,45-0,65 мкЗв/ч (не считая аномальных значений). Эта часть горы была наиболее подвержена техногенному воздействию при разработке урана.

Третий тип радиационных аномалий на устьях штолен рассматривается подробно в следующем разделе.

Результаты исследований на устьях штолен бывшего Рудника № 1

Результаты мониторинговых измерений ОА и ЭРОА радона в воздухе и МАЭД гамма-излучения на устьях штолен бывшего Бештаугорского рудника в разные сезоны года представлены в табл. 4. Наблюдаются чётко выраженные сезонные аномалии концентрации радона в воздухе и мощности дозы. В ходе проведённых ранее исследований [11] установлено, что высокие уровни радона на устьях штолен связаны с выбросом шахтного воздуха в результате естественной вентиляции рудничного пространства за счёт перепада температур между горным массивом и окружающей атмосферой. Зимой более тёплый рудничный воздух поднимается вверх и разгружается в атмосферу через штольни верхних горизонтов (с абсолютной отметкой устья выше 900 м), летом рудничный воздух становится холоднее и плотнее атмосферного и двигается вниз, вытесняя теплый атмосферный воздух и разгружаясь через нижние штольни.

Таблица 4

Средние за сезон значения и диапазон колебаний МАЭД гамма-излучения, а также ОА и ЭРОА радона в воздухе на устьях штолен бывшего Бештаугорского рудника в разные сезоны года

№ штольни и абс. отметка устья	Параметр	Лето	Зима
Вентствол Восточный, 1001 м	МАЭД, мкЗв/ч ЭРОА радона, Бк/м3 ОА радона, Бк/м3	1,65/1,54 – 1,87 (7) 13/10 – 15 (5) 34/17 – 50 (5)	1,9/1,3 – 2,8 (6) 5750/92 – 13937 (5) 22494/1263 – 65591 (5)
Шт. 21б, 943 м	МАЭД, мкЗв/ч ЭРОА радона, Бк/м3 ОА радона, Бк/м3	0,68/0,45 – 0,93 (7) 19/10 – 28 (6) 33/20 – 50 (6)	9,74/2,9 – 15,5 (10) 36340/14502 – 60101 (8) 212356/117370–383220 (8)
Шт. 27, 880 м	МАЭД, мкЗв/ч ЭРОА радона, Бк/м3 ОА радона, Бк/м3	9,93/6,67 – 14,73 (6) - -	0,6/0,55 – 0,78 (4) - -
Шт. 31бис, 830 м	МАЭД, мкЗв/ч ЭРОА радона, Бк/м3 ОА радона, Бк/м3	3,97/0,98 – 7,6 (6) 35019/16 390 – 53648 (3) 50635/18 244 – 83025 (3)	0,66/0,61 – 0,73 (6) 29/12 – 58 (4) 43/13 – 67 (4)
Шт.10, 777 м	МАЭД, мкЗв/ч ЭРОА радона, Бк/м3 ОА радона, Бк/м3	9,60/5,8 – 18,8 (7) 43715/28 335 – 89020 (6) 354818/226 515 – 594865 (6)	0,73/0,56 – 1,41 (10) 32/14 – 62 (8) 60/16 – 120 (8)

Примечание: в скобках указано количество измерений.

В результате, из устьев штолен периодически дует мощный поток рудничного воздуха, обогащённого радоном и продуктами его распада. Из устьев штолен нижнего горизонта поток рудничного воздуха дует летом, а из штолен верхнего горизонта – зимой. Летний режим естественной вентиляции запускается, когда воздух на поверхности горы стабильно прогревается до +25 ° С, зимний - при снижении температуры наружного воздуха до +8 ° С. В диапазоне температур от +8 до +25 ° С сложно предсказать, как будет работать система, т.к. движение воздуха за счёт естественной конвекции отсутствует или очень слабое, существенную роль начинают играть такие факторы как ветер, неравномерный нагрев склонов разной экспозиции, атмосферное давление, температура рудничного воздуха в данный момент [14].

Выброс шахтного воздуха приводит к формированию вокруг устьев штолен локальной области чрезвычайно высоких значений ОА и ЭРОА радона, а также МАЭД гамма-излучения. Наибольшие значения скорости движения воздуха и концентрации радона в воздухе наблюдаются на устьях штолен № 10 и № 21б, что связано, по-видимому, с особенностями геометрии рудничного пространства и другими факторами, определяющими естественную вентиляцию рудника. Значения ОА, ЭРОА радона и МАЭД гамма-излучения быстро снижаются по мере удаления от устьевых отверстий, и на расстоянии 10 м обычно уже не превышают фоновых значений. Следует отметить, что в периоды, когда рудничный воздух дует из штолен, ЭРОА радона в воздухе рядом со штольнями превышает допустимую среднегодовую объёмную активность дочерних продуктов радона для персонала группы А – 1200 Бк/м3 согласно Нормам радиационной безопасности (НРБ-99/2009).

Результаты исследований содержания радионуклидов в подземных водах

Результаты измерения объёмной активности радионуклидов в подземных водах Бештау приведены в табл. 5. Удельная активность 238U пересчитана также в единицы массовой концентрации (мкг/л) для сравнения с ПДК по урану согласно [15]. Все обследованные родники нисходящие, в основном сосредоточены по периферии магматического массива, часть из них приурочена к кольцевым разломам. Особняком стоит источник «Верхний нарзан», представляющий собой глубокую скважину, пробуренную в 1970-е годы, из которой изливаются напорные артезианские минеральные воды железноводского типа. Также для сравнения были опробованы дренажные шахтные воды, разгружающиеся из штольни № 16, непосредственно контактирующие с урановыми рудами.

Таблица 5

Значения концентрации урана (U) и объёмной активности 238U, 226Ra и 222Rn в подземных водах массива Бештау

№ п/п	Название родника	МАЭД ГИ в точке отбора, мкЗв/ч	U, мкг/л	Объёмная активность радионуклидов, Бк/л
				238U	226Ra	222Rn
1	Монастырский	0,56	88	1,1±0,05	1,0±0,2	253±20
2	Добрый	0,61	145	1,8±0,05	<0,2	71±7
3	Под Тополем	0,45	177	2,2±0,04	<0,2	163±16
4	Гремучка	0,65	300	3,7±0,02	<0,3	464±46
5	Надежда	0,42	5	0,06±0,005	<0,2	11±1
6	Платановый	0,43	3	0,04±0,005	<0,2	37±3
7	Трахит	0,22	6	0,07±0,05	<0,2	125±16
8	У Орлиных скал	0,52	8	0,1±0,05	<0,2	63±6
9	Верхний Нарзан	0,27	36	0,45±0,17	<0,2	<0,3
10	Ручей из шт. № 16	0,68	2330	29,0±1,3	6,1±0,7	714±71
ПДК и УВ для питьевых вод		0,6	15	3,0	0,49	60

Наибольшие концентрации радионуклидов, во много раз превышающие как уровни вмешательства, так и ПДК по урану ожидаемо наблюдаются в шахтных водах, разгружающихся из штольни № 16. Близкие значения были получены и другими исследователями [5, 10]. Уран и радон присутствуют в значительном количестве во всех родниках, разгружающихся в юго-западной и южной части массива, что, по-видимому, свидетельствует о контакте подземных вод с урановыми рудами. Концентрация урана многократно превышает ПДК для вод питьевого и культурнобытового назначения, а объёмная активность радона – соответствующие уровни вмешательства. В роднике «Монастырский» уровень вмешательства превышен также и по 226Ra. Наибольшие значения объёмной активности урана и радона выявлены в роднике «Гремучка», что, по-види-мому, связано с контактом вод в районе балки Гремучка с зоной окисления урановых руд, сфор- мировавшейся за счёт водопонижения, что приводит к более активному выщелачиванию радионуклидов из горных пород [5].

В родниках северной части массива концентрации радионуклидов, напротив, низкие, особенно в водах родников «Надежда» и «Платановый». Судя по всему, здесь разгружаются трещинные воды неглубокой циркуляции, не контактирующие с урановыми жилами. Относительно высокая концентрация радона в роднике «Трахит», расположенном ниже по склону, скорее всего, связана с тем, что воды этого родника поступают на поверхность не непосредственно из трещинных зон, а фильтруются вниз по склону через толщу рыхлых склоновых отложений, характеризующихся значительной эманирующей способностью, что приводит к обогащению вод радоном по мере их фильтрации к зоне разгрузки.

В скважине «Верхний нарзан» обнаружена относительно высокая концентрация урана, превышающая ПДК. Вместе с тем, характерные концентрации урана для аналогичных минеральных вод региона колеблются в диапазоне 0,002-0,09 Бк/л [12, 16], что более чем на порядок ниже полученного нами значения (см. табл. 5). Может ли это быть результатом просачивания загрязнённых рудничных вод в толщу осадочного чехла? Вообще говоря, это маловероятно, учитывая отсутствие гидравлической связи между подземными водами магматического массива Бештау и артезианскими водоносными горизонтами осадочного чехла. Для более корректных выводов необходимо проведение дальнейших исследований.

В целом, можно сделать вывод, что основной проблемой подземных вод Бештау является превышение ПДК по урану в юго-западной и южной части массива. По данным работы [5] воды в этом районе характеризуются превышением ПДК не только по урану, но и по Be и Li, а в зоне балки Гремучка по целому ряду элементов, включая Th, Tl, Mn, Fe, As, РЗЭ и т.п., что связано с активным их выщелачиванием в зоне окисления урановых руд. В то же время, воды родников северо-восточной части Бештау вполне пригодны для питья. Некоторое превышение уровней вмешательства по радону в родниках «Трахит» и «У Орлиных скал» нельзя считать критичным, т.к. критическим путём облучения населения за счёт радона, содержащегося в питьевой воде, является переход его в воздух помещений и последующее ингаляционное поступление дочерних продуктов радона в организм, что не актуально для родников на открытой местности.

Оценка дозовой нагрузки на население при использовании территории в рекреационных целях

Расчёт дозовых нагрузок проводился согласно методическим указаниям [17]. Суммировалась доза облучения за счёт внешнего гамма-излучения и за счёт вдыхания радона и его дочерних продуктов. Расчёты выполняли для четырёх гипотетически возможных вариантов проведения отдыха в природном парке «Гора Бештау», связанных с повышенным облучением за счёт влияния бывшего Рудника № 1.

Вариант 1. Прогулка вокруг Бештау по кольцевой дороге. Время в пути около 6 ч. Используя полученные выше средние значения МАЭД гамма-излучения и ЭРОА радона на кольцевой дороге (соответственно 0,38 мкЗв/ч и 32 Бк/м³), дозовый коэффициент 9 x 10 -6 мЗв/(ч х Бк/м³), с учётом облучения за счёт собственно ²²²Rn (коэффициент 1,05), получаем эффективную дозу облучения:

0,38 мкЗв/ч x 6 ч = 2,28 мкЗв = 0,002 мЗв,

32 Бк/м³ x 6 ч x 9 x 10^-6 мЗв/(ч х Бк/м³) x 1,05 = 0,002 мЗв.

Итого: 0,004 мЗв.

Вариант 2 . Прогулка по кольцевой дороге в течение 2 ч + пикник в течение 4 ч на площадке около родника «У Орлиных скал» (см. табл. 2). Эффективная доза облучения будет равна:

(0,38 мкЗв/ч х 2 ч) + (0,52 мкЗв/ч х 4 ч) = 2,8 мкЗв = 0,003 мЗв,

• (32 Бк/м³ х 2 ч х 9 х 10 -6 мЗв/(ч х Бк/м³) х 1,05) + (436 Бк/м³ х 4 ч х 9 х 10 — ⁶ мЗв/(ч х Бк/м³) х х 1,05) = 0,017 мЗв.

Итого: 0,02 мЗв.

Вариант 3. Прогулка по кольцевой дороге в течение 2 ч + пикник (4 ч) у смотровой площадки на отвале штольни № 31 (см. табл. 3). Получаем эффективную дозу облучения:

(0,38 мкЗв/ч х 2 ч) + (0,85 мкЗв/ч х 4 ч) = 4,2 мкЗв = 0,004 мЗв,

• (32 Бк/м³ х 2 ч х 9 х 10^-6 мЗв/(ч х Бк/м³) х 1,05) + (20 Бк/м³ х 4 ч х 9 х 10^-6 мЗв/(ч х Бк/м³) х 1,05) = 0,0014 мЗв.

Итого: 0,005 мЗв.

Вариант 4. Прогулка по кольцевой дороге в течение 2 ч + пикник (4 ч) у устья штольни № 31 бис в летнее время при температуре воздуха более +25 ° С (см. табл. 4). Получаем эффективную дозу облучения:

(0,38 мкЗв/ч х 2 ч) + (3,97 мкЗв/ч х 4 ч) = 16,6 мкЗв = 0,017 мЗв,

• (32 Бк/м³ х 2 ч х 9 х 10 -6 мЗв/(ч х Бк/м³) х 1,05) + (35019 Бк/м³ х 4 ч х 9 х 10 — ⁶ мЗв/(ч х Бк/м³) х х 1,05) = 1,324.

Итого: 1,34 мЗв.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что в случае прогулок по Бештаугорс-кой кольцевой дороге даже с остановками на отдых в местах локальных радоновых аномалий (вариант 2) дозы облучения могут превысить 1 мЗв/год (уровень вмешательства при использовании территории в качестве зоны отдыха после проведения рекультивации [18]) только в случае совершения регулярных 6-часовых прогулок не менее 3 раз в неделю в течение всего года. Несмотря на популярность этих мест среди туристов, такая частота и интенсивность посещения горы Бештау маловероятна. В то же время, даже однократное и относительно непродолжительное нахождение в непосредственной близости от не полностью погашенных устьев штолен в момент, когда происходит выброс рудничного воздуха, может привести к практически одномоментному получению дозы, превышающей уровень 1 мЗв/год. А в случае совершения 7-8 подобных прогулок за лето полученная доза облучения может превысить уровень 10 мЗв/год. Таким образом, устья не до конца погашенных штолен, особенно нижних горизонтов, расположенных в легко доступных для туристов местах и характеризующихся выбросом радиоактивного воздуха в летнее время, могут представлять опасность не только для местных жителей, но и для гостей региона, отдыхающих на курортах Кавказских Минеральных Вод.

Заключение

В результате проведённых исследований установлено, что район горы Бештау в целом характеризуется повышенными значениями радиационных параметров, что связано как с природными повышенными концентрациями радионуклидов в магматических горных породах, так и с воздействием бывшего уранового производства. Наиболее высокие значения МАЭД гамма-излучения наблюдаются в западной и южной части массива Бештау, где располагались основные объекты Рудника № 1. Здесь сосредоточены локальные радиационные аномалии, связанные как с повышенным содержанием 226Ra в материалах горных отвалов, так и с разгрузкой рудничного воздуха на поверхность в местах не полностью погашенных устьев штолен. Подземные воды, разгружающиеся в родниках в этой части Бештау («Монастырский», «Добрый», «Под Тополем», «Гремучка»), непригодны для питья, прежде всего, в связи с повышенным содержанием урана и радона.

Территория массива Бештау, сложенная магматическими породами, характеризуется очень высокими значениями ППР, более чем в 10 раз превышающими допустимые уровни для участков застройки, согласно «Основным санитарным правилам обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2009)». Эти значения сопоставимы с характерными уровнями эксхаля-ции радона с поверхности урановых хвостохранилищ [2], что делает исследуемую территорию источником выделения радона регионального значения. Следует особо отметить, что высокие значения ППР с поверхности грунта обусловлены природными факторами (значительной концентрацией радия в сочетании с высокой проницаемостью грунтов) и не связаны с воздействием бывшего уранового рудника.

Расчёты дозовой нагрузки на население при использовании исследуемой территории в рекреационных целях показывают, что получаемые дополнительные дозы за счёт внешнего гамма-излучения и вдыхания дочерних продуктов радона не превышают уровня вмешательства для территорий рекультивированных урановых рудников, что характеризует отдых на горе Бештау, в целом, как безопасный по радиационному фактору. Исключение составляют участки периодического выброса рудничного воздуха из не полностью погашенных устьев штолен бывшего Рудника № 1. Во время разгрузки рудничного воздуха локально вокруг устьев штолен уровни радона и гамма-излучения многократно превышают допустимые нормы, а пребывание человека на данном участке в течение 4 ч приводит к получению дозы, превышающей 1 мЗв. В этой связи необходимо принятие неотложных мер по предотвращению сколько-нибудь длительного пребывания людей в районе устьев штолен. Прежде всего, необходимо установить информационные щиты, предупреждающие население об опасности, на уже выявленных участках на устьях штолен №№ 10, 13, 31бис, 21б, 27, 41 и вентствола «Восточный». В дальнейшем можно порекомендовать проведение детального обследования всех бывших штолен и других объектов Рудника № 1 на горе Бештау (с учётом выявленных закономерностей разгрузки рудничного воздуха) с целью выявления радиационных аномалий и принятия мер по снижению воздействия этих объектов на окружающую среду и население.

Работа выполнена в рамках государственного задания по теме № 122022400105-9 (ИГЭ РАН), а также часть исследований по теме № 122030200324-1 (МГУ им. М.В. Ломоносова).